三状态光学物品及其控制方法与流程

1.本发明总体上涉及光学制品，例如眼镜或眼镜部件，以及用于切换这种光学制品的方法。


背景技术：

2.一些已知的光学透镜可以使用分离具有不同折射率的两种液体的可变形膜来提供可变透镜光焦度。
3.这些已知光学透镜的一个困难是需要在提供大视场和提供大焦度修改范围之间进行折衷。
4.文献wo2006011937描述了光学透镜的示例。
5.在大视场上的可允许的光焦度变化的幅度受到膜的可允许的变形幅度的限制，因此受到光学透镜厚度的限制。在该示例中，2种液体之间的折射率的差被限制为大约0.1或0.2。由于这个原因，在实践中，在整个透镜视场上诸如在3屈光度的范围上的光焦度变化是不可实现的。
6.这种光学透镜仅可应用于在整个透镜视场上提供小的光焦度变化。
7.这种光学透镜的潜在用途是在有限程度上提供远视力情况下的适配光焦度，以提供适于发展中的近视的矫正。然而，这种光学透镜不能在近视力情况下提供可变的光焦度以矫正发展中的远视或老花眼。
8.文献us 2019227346描述了光学透镜的另一示例。
9.更大的光焦度变化(例如在3屈光度的范围内)是可以实现的，但是由于膜变形的可允许宽度受到光学透镜厚度的限制，所以这种光焦度变化仅可以在透镜视场的一部分上提供。这种光学透镜的潜在用途是在近视力情况下在有限的视场内提供可变的光焦度，以矫正发展中的远视或老花眼。然而，这种光学透镜不能在大视场上提供适配的光焦度，因此不能提供适应于发展中的近视的校正。
10.在这种上下文中，需要一种改进的光学透镜，其不仅可以提供跨越大视场的光焦度变化，而且可以提供大范围的光焦度变化。
11.这种光学透镜还将保持结构上简单。


技术实现要素：

12.本发明的实施例提供了一种光学制品，包括：
13.‑
由外壁界定的中空腔室，
14.‑
分隔物，所述分隔物从所述外壁向内延伸，包括面向所述外壁的第一表面的第一侧和面向所述外壁的第二表面的第二侧，所述分隔物将所述中空腔室分成第一子空间和第二子空间，
15.‑
其中所述分隔物包括孔，
16.‑
所述光学制品包括可变形膜，所述可变形膜在所述第二子空间中沿着围绕所述
孔的闭合线附接，所述可变形膜将所述中空腔室分成朝向所述外壁的所述第一表面延伸的第一腔体和朝向所述外壁的所述第二表面延伸的第二腔体，
17.‑
所述光学制品通过所述膜的变形在至少三种状态之间可切换，和
18.‑
所述第一腔体填充有具有第一光学性质的第一流体，第二腔体填充有具有第二光学性质的第二流体，所述光学制品对于所述至少三种状态下的每一种具有不同的光学功能。
19.本发明的实施例还提供了一种用于切换光学制品的光学功能的方法，所述光学制品包括：
20.‑
由外壁界定的中空腔室，
21.‑
分隔物，所述分隔物从所述外壁向内延伸，包括面向所述外壁的第一表面的第一侧和面向所述外壁的第二表面的第二侧，所述分隔物将所述中空腔室分成第一子空间和第二子空间，所述分隔物包括中心孔，
22.‑
可变形膜，所述可变形膜附接至所述第二子空间中的周边区域，所述可变形膜将所述中空腔室分成朝向所述外壁的所述第一表面延伸的第一腔体和朝向所述外壁的所述第二表面延伸的第二腔体，
23.‑
所述光学制品具有通过所述膜的变形在至少三种状态之间可切换的主动光学功能，
24.‑
所述方法包括通过使所述膜变形而在所述至少三种状态下的两种状态之间切换所述光学物品的光学功能。
[0025]“围绕孔的闭合线”被理解为界定外壁和/或分隔物的闭合表面的闭合线，该闭合表面形成大于孔并完全覆盖孔的面积。
[0026]“流体”被理解为任何液体或气体。通过选择具有与形成分隔物、膜和中空腔室的材料的折射率接近的折射率的流体，可以使光反射最小化。
[0027]
表述“光学功能”和“光学性质”可以分别特别地包括屈光功能和折射率。
[0028]
例如，第一流体和第二流体可以具有不同的折射率，则该光学制品对于至少三种状态中的每一种具有不同的屈光功能。
[0029]
因此，有可能使用这种光学物品或执行这种方法来提供一种光学功能，该光学功能以一种简单且有效的方式在至少三种状态之间是可变的。实际上，通过使膜变形，可以从第一状态切换到第二状态，以便提供例如跨越大视场的光焦度的变化，并且可以从第一状态切换到第三状态，以便提供例如跨越较窄视场的光焦度的更大变化。
[0030]
这通过光学制品的特定构造，特别是分隔物和膜的特定构造来实现，以允许在两个方向上的不同的膜变形。在第一方向上，膜仅可以在由孔限定的有限区域中变形，而在第二方向上，膜可以在包围孔的较大区域上变形。
[0031]
表述“光学功能”和“光学性质”可以分别具体地包括透射功能和可见光吸收光谱。
[0032]
例如，第一流体和第二流体可以具有不同的可见光吸收谱，则光学制品对于至少三种状态中的每一种具有不同的透射函数和不同的色调。
[0033]
当然，第一流体和第二流体也可以具有不同的折射率和不同的可见光吸收光谱。
[0034]
在一个示例中，分隔物是不可变形的。
[0035]
在该示例中，膜的变形受到分隔物的形状的限制。可以选择分隔物的形状，例如使
得如果膜保持抵靠分隔物并且两个腔都填充有不同的流体，则所得到的光学制品的光学功能是预先定义的。例如，所得到的光焦度可以因此等于预定的处方值。
[0036]
在一个示例中，外壁是不可变形的。
[0037]
在该示例中，膜的变形受到中空腔室的形状的限制。可以选择中空腔室的形状，例如使得如果膜保持抵靠中空腔室的外壁并且两个腔都填充有不同的流体，则所得到的光学制品的光学功能是预先定义的。例如，所得到的光焦度可以因此等于适合于在例如远距离活动期间校正用户的眼睛的缺陷的预定值。
[0038]
当外壁和分隔物二者都是不可变形的时，膜的变形是用于在不同状态之间切换光学制品的单个可控参数。
[0039]
在一个示例中，外壁包括流体入口，该流体入口被链接到所述第一子空间，用于调节第一腔体内部的流体量，从而使膜变形以将主动光学功能从一种状态切换到另一种状态。
[0040]
在一个示例中，外壁包括流体入口，该流体入口被链接到所述第二子空间，用于调节第二腔体内部的流体量，从而使膜变形以将主动光学功能从一种状态切换到另一种状态。
[0041]
一般来说，膜的变形可以通过调整以下项来控制：
[0042]
‑
任一腔体中的流体的量，或
[0043]
‑
两个腔体中的流体的量，或
[0044]
‑
两个腔体中的压力的差。
[0045]
以下示例示出了光学制品的不同可能状态。这些示例性状态的每一个对应于可变形膜的特定位置，从而导致第一腔体和第二腔体的特定形状。
[0046]
在一个示例中，在第一状态下，可变形膜被按压抵靠在分隔物上，使得第一腔体延伸穿过第一子空间，而第二腔体延伸穿过第二子空间。
[0047]
在该示例中，第一状态可以被认为是默认或参考状态。当两个腔体填充有具有不同光学性质的流体时，光学制品提供参考光学功能。参考光学功能与分隔物的形状有关，并且取决于用户的特定需求，分隔物的形状可以是平面的、球面的、环形的、自由曲面的等。例如，参考光学功能可以基于用户的处方值。例如，参考光学功能可以适合于用户进行中距离视力活动。
[0048]
在一个示例中，在第二状态下，可变形膜突出穿过孔，使得第二腔体延伸到第一子空间的一部分。
[0049]
在该示例中，第二状态可以被认为是用于特定用途的状态，例如用于近视力活动。
[0050]
例如，可变形膜可以如在第一状态中一样按压抵靠分隔物，除了膜突出穿过孔口之外。
[0051]
在该示例中，当两个腔体都填充有具有不同光学性质的流体时，光学制品在整个视场的大部分上(即，在除了孔之外的分隔物上)提供参考光学功能。此外，光学制品在整个视场的狭窄部分(即在孔上)提供了特定的光学功能。
[0052]
例如，可以选择孔的形状和截面以及孔上方的突出部的宽度，以在孔上方提供适于近视力活动的特定光学功能。
[0053]
例如，可以选择分隔物中的孔的位置，以对应于光学物品的与降低的注视角度的
范围相对应的区域，该降低的注视角度范围最适于校正近视力活动期间的屈光不正。
[0054]
在一个示例中，在第三状态下，可变形膜的至少一部分被提离分隔物，使得第一腔体延伸到第二子空间的至少一部分。
[0055]
在该示例中，当两个腔体都填充有具有不同光学性质的流体时，该光学物品在由该膜附接到其上的闭合线界定的区域上提供不同于参考光学功能的特定光学功能。
[0056]
上述第一、第二和第三示例性状态的组合允许光学制品在全视场上提供贯穿第一范围的光焦度变化，并且还在较窄的视场上提供贯穿大于第一范围的整个第二范围的光焦度变化。
[0057]
在一个示例中，可变形膜的至少一部分具有大于孔的面积。
[0058]
由于孔的截面比可变形膜所附接到的由闭合线界定的表面窄，所以可变形膜可以跨孔的窄截面变形，并且也可跨由封闭线所界定的区域的较大表面变形。
[0059]
在一个示例中，在第三状态下，可变形膜的至少一部分被按压抵靠在外壁的所述第二表面上。
[0060]
外壁的第一表面是在膜的变形的允许范围内的深度停止件。可以选择外壁的第一表面的形状，使得光学制品在第三状态下提供特定的光学功能。例如，特定的光学功能可以适于在远视力活动期间校正屈光不正。
[0061]
在一个示例中，孔具有圆形截面。
[0062]
因此，在第二状态下，膜通过孔的突出部是球形的，并且不引起任何光学像差。
[0063]
当然，可以选择将孔的截面选择为非圆形的，以便引起光学像差来具体校正特定类型的屈光不正。
[0064]
在一个示例中，光学制品是包括前壳和后壳的光学透镜，并且其中中空腔室形成在前壳与后壳之间。
[0065]
例如，前壳和后壳各自包括在光学透镜的外侧上的外表面和在光学透镜的内侧上的内表面。内表面形成中空室的外壁的一部分。
[0066]
例如，在第三状态下，可变形膜的至少一部分可被按压抵靠在前壳的内表面上，并且在第二状态下，可变形膜可通过孔面向后壳的内表面突出。
[0067]
例如，在第三状态下，可变形膜的至少一部分可被按压抵靠在后壳的内表面上，并且在第二状态下，可变形膜可通过孔面向前壳的内表面突出。
[0068]
在一个示例中，第一腔体填充有第一流体，并且第二腔体填充有第二流体，光学制品在第一状态下具有第一光焦度p1并且在第二状态下具有第二光焦度p2，其中p2‑
p1具有大于0.25屈光度的绝对值。
[0069]
在一个示例中，第一腔体填充有第一流体，并且第二腔体填充有第二流体，光学制品在第一状态下具有第一光焦度p1并且在第三状态下具有第三光焦度p3，其中p3‑
p1具有大于0.25屈光度的绝对值。
[0070]
0.25屈光度是验光师确定眼睛的屈光误差所使用的通常的测量台阶，并且因此也是可以提供给用户的屈光力矫正的通常增量。
[0071]
在一个示例中，分隔物包括多个孔，并且所述膜在第二子空间中跨过围绕多个孔的封闭形状而附接。
[0072]
可以根据各自的形状、截面和/或位置来设计多个孔，以便当膜变形以突出通过多
个孔时形成多个微透镜。
[0073]
已知微透镜特别对于患有发展的近视的儿童是有益的。
[0074]
例如，光学制品可以被配置为：
[0075]
‑
通过在第一状态和第二状态之间切换光学制品，可以在全视场中校正远视力的发展中的屈光不正，并且
[0076]
‑
通过在通过膜的变形激活的微透镜的第一状态和第三状态之间切换光学制品，可以校正近视力的发展中的屈光不正。
附图说明
[0077]
为了更完整地理解本文中提供的描述及其优点，现在结合附图和详细描述来参考以下简要描述，其中相同附图标记表示相同部分。
[0078]
图1、图2和图3描绘了光学设备的第一示例的三个示例状态。
[0079]
图4描绘了根据实施例的用于控制图1、图2和图3的光学设备的方法的一般流程图的示例。
[0080]
图5、图6和图7描绘了光学设备的第二示例的三个示例状态。
[0081]
图8和图9分别是具有环形后壳的光学设备的示例和具有自由曲面后壳的光学设备的示例在注视方向的锥体上的佩戴者屈光力误差的图，这两个示例都处于第一状态。
[0082]
图10和图11是对于光学设备的所述示例，在所述第一状态下在注视方向的锥体上的所得到的散光的图。
具体实施方式
[0083]
在以下描述中，附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和简明或者为了信息性的目的，可以以概括或示意的形式示出某些特征。另外，尽管下面详细讨论了制造和使用各种实施例，但是应当理解，如本文所述，提供了可以在各种上下文中实施的许多发明概念。这里讨论的实施例仅仅是代表性的，而不限制本发明的范围。对于本领域技术人员来说，同样显而易见的是，相对于工艺定义的所有技术特征可以单独地或组合地调换到系统，并且相反地，相对于系统的所有技术特征可以单独地或组合地调换到工艺。
[0084]
现在参考图1，其描绘了光学透镜的示例，诸如可以安装在眼镜架上的眼镜片。
[0085]
光学镜头包括前透镜壳及后透镜壳。
[0086]
前透镜壳和后透镜壳各自包括用于面向视觉场景的前表面和用于面向佩戴者的眼睛的后表面。
[0087]
前壳和后壳可以都安装在光学透镜一侧的支撑元件上。或者，前壳和后壳可以各自延伸到透镜的侧面，并且包括被配置为彼此协作的侧面元件。
[0088]
光学透镜包括由外壁(101)界定的中空腔室(100)，所述外壁特别地由后壳的前表面和前壳的后表面形成。
[0089]
在图1所示的示例中，前壳的后表面可以被视为外壁(101)的第一表面(101a)，并且后壳的前表面可以被视为外壁(101)的第二表面(101b)。
[0090]
光学透镜还包括分隔物(102)。分隔物(102)从外壁(101)的一侧向内延伸。
[0091]
分隔物(102)将中空腔室(100)分成第一子空间(100a)和第二子空间(100b)。所述
分隔物包括第一侧(102a)和第二侧(102b)。第一子空间(100a)由分隔物(102)的第一侧(102a)和外壁(101)的第一表面(101a)界定。第二子空间(100b)由分隔物(102)的第二侧(102b)和外壁(101)的第二表面(101b)界定。
[0092]
分隔物(102)包括至少一个孔(103)，可能包括多个孔(103)，每个孔都是第一子空间(100a)和第二子空间(100b)之间的通道。
[0093]
光学透镜还包括可变形膜(200)，换言之，可以可控地变形的材料的薄片。
[0094]
膜(200)沿着围绕孔(103)的闭合线附接在第二子空间(100b)中。例如，闭合线可以形成在分隔物(102)的第二侧(102b)上，并且界定大于孔(103)且完全覆盖孔(103)的区域。例如，闭合线可以在光学透镜的整个圆周上沿着光学透镜的侧面延伸，并且界定与整个透镜视场对应的区域。
[0095]
在图1所描绘的示例性光学透镜上，膜(200)附接在从分隔物102延伸到后透镜壳的第二子空间(100b)中。
[0096]
当然，在另一示例性光学透镜(未示出)上，该配置可以被颠倒，并且膜(200)附接在从分隔物(102)延伸到前透镜壳的第一子空间(100a)中，而第二子空间(100b)从分隔物(102)延伸到后透镜壳。
[0097]
膜(200)将中空腔室(100)分成第一腔体(201)和第二腔体(202)。
[0098]
光学制品可以被配置成使得最初位于第一腔体(201)中的给定流体不能朝向第二腔体(202)移位，并且反之亦然。特别地，可变形膜、分隔物、前壳和后壳都至少对于液体是不能渗透的，并且可能对于流体是不能渗透的。
[0099]
外壁(101)可以包括流体入口，该流体入口作为一方面的第一腔体和第二腔体中的一个与另一方面的中空腔室的外部之间的通道。流体入口可以与流体箱连接，使得流体可以在流体箱和所述腔体之间可控地移动，并且反之亦然。
[0100]
外壁(101)可以包括：
[0101]
‑
第一流体入口，作为第一腔体与中空腔室的外部之间的第一通道，以及
[0102]
‑
第二流体入口，作为第二腔体与中空腔室的外部之间的第二通道。
[0103]
每个流体入口可以连接到相应的流体箱，使得流体(可以是液体或气体)可以在流体箱和相应的腔体之间可控地移动，反之亦然。
[0104]
例如，光学透镜可以是安装在眼镜框架上的眼镜透镜，流体入口可以位于眼镜透镜的侧面上，可以与外围保持器中的朝向眼镜框架的臂的对应孔协作，并且流体箱可以与所述对应孔耦合并且例如位于或封闭在眼镜框架的所述臂中。
[0105]
通过使膜(200)在至少三种配置或状态(st1、st2、st3)之间变形，光学制品是可切换的。
[0106]
不同的构造或状态在膜(200)相对于分隔物(102)和外壁(101)的位置和形状上彼此不同。这些不同位置和形状中的每一个导致中空腔室(100)被特定地分隔成第一腔体(201)和第二腔体(202)。换句话说，对于光学透镜的每个状态或配置，第一腔体(201)具有对应的第一形状和对应的第一容积，并且第二腔体(202)具有对应的第二形状和对应的第二容积。
[0107]
如图1所示，光学制品可以被设置在第一状态(st1)，其中膜(200)在其整个表面上保持抵靠分隔物(102)。换句话说，在第一状态(st1)下，第一子空间(100a)与第一腔体
(201)重合，第二子空间(100b)与第二腔体(202)重合。
[0108]
在示例中，前透镜壳、后透镜壳和分隔物(102)可以各自由对可见光大部分透明的材料制成。此外，形成前透镜壳、后透镜壳和分隔物的材料可以具有彼此接近的折射率，以便避免寄生光反射。
[0109]
在示例中，第一腔体(201)可以填充有第一流体，并且第二腔体可以填充有第二流体。
[0110]
第一流体和第二流体是具有不同光学特性的不同流体。特别地，第一流体和第二流体可以具有不同的折射率，例如至少0.01的差值，可能为0.05以上，可能为0.1以上。特别地，第一流体和第二流体可以具有不同的光吸收光谱、不同的色调。
[0111]
第一流体和第二流体可以适当地选择为各自具有彼此接近的折射率，以及接近形成分隔物(102)、膜、前壳和后壳的材料的折射率。
[0112]
在第一状态下，第一腔体(201)填充有第一流体，第二腔体(202)填充有第二流体，光学制品具有第一光学功能。光学功能特别地包括与两种流体的吸收光谱、与光学制品的不同部件(例如膜(200))的吸收光谱以及与两个腔体(201、202)的相应宽度相关的透射功能。
[0113]
光学功能还包括与两种流体的折射率、与光学制品的不同部件(例如膜(200))的折射率、以及与前壳的前表面和后表面的形状、与分隔物(102)的两侧(102a、102b)的形状以及与后壳的前表面和后表面的形状相关的屈光功能。
[0114]
现在参考图2，其示出了光学制品的第二示例性状态。
[0115]
如图2所示，光学制品可以被设置在第二状态(st2)，其中除了在孔(103)上之外，膜(200)在其整个表面上保持抵靠分隔物(102)，并且其中膜(200)通过孔(103)突出。
[0116]
第二状态可以例如对应于当针对老花眼的老年用户进行阅读时的特定校正，或者提供附加的光焦度以帮助减少儿童用户的近视发展。
[0117]
可能地，光学物品可以允许额外的近视力状态，这些额外的近视力状态就膜的变形和所得光学功能而言是在作为默认光学功能的第一状态与对应于近视调节极值的第二状态之间的中间状态。这些附加状态可以各自对应于近视力中的光学功能的调节增量。因此，光学制品可以允许增量地校正近视力中的屈光异常的演变，直到近视力调节极值为止。
[0118]
现在参考图4，其示出了与用于切换光学制品的示例性方法相关的光学制品的不同状态。
[0119]
该方法可以包括从一种状态切换到另一种状态。
[0120]
例如，可以通过可控地减少填充第一腔体(201)的第一流体的量和/或通过可控地增加填充第二腔体(202)的第二流体的量，来执行将光学制品从第一状态(st1)切换到第二状态(st2)、或从第一状态(st1)切换到附加的近视力状态(st121、st122)、或从第一附加的近视力状态(st121)切换到第二附加的近视力状态(st122)、或从附加的近视力状态(st121、st122)切换到第二状态(st2)的切换sw st1/st2。为了被动地维持两个腔体(201、202)中的相同压力，可变形膜(200)因此朝向中空腔室(100)的外壁(101)的第一表面(101a)变形。由于除了在孔(103)上之外，膜邻接抵靠分隔物(102)，所以必须通过孔(103)形成突出部，突出部的尺寸与第一腔体(201)和第二腔体(202)中的相应流体的量相关。
[0121]
当然，通过可控地增加填充第一腔体(201)的第一流体的量和/或通过可控地减少
填充第二腔体(202)的第二流体的量，这种切换是可逆的。
[0122]
现在参考图3，其示出了光学制品的第三示例性状态。
[0123]
如图3所示，光学制品可以被设置在第三状态(st3)，其中薄膜(200)被提离分隔物(102)并且薄膜(200)的至少一部分被按压抵靠在外壁(101)的第二表面(101b)上。
[0124]
可能地，光学制品可以允许额外的远视力状态，这些额外的远视力状态就膜的变形和所得光学功能而言是在作为默认光学功能的第一状态与对应于远视力调节极值的第三状态之间的中间状态。这些附加状态可以各自对应于远视力中的光学功能的调节增量。因此，光学制品可以允许增量地校正远视力中的屈光异常的演变，直到远视力调节极值为止。
[0125]
应当注意，在附加的远视力状态下，膜的变形使得膜既不被按压抵靠在分隔物上也不被按压抵靠在后透镜壳上。相反，由两个腔体中的流体的相应压力引起的膜的变形基本上是球面的。
[0126]
在附加的远视力状态下，膜(200)被提升离开分隔物(102)，然而没有被按压抵靠在外壁(101)的第二表面(101b)上。
[0127]
例如，可以通过可控地增加填充第一腔体(201)的第一流体的量和/或通过可控地减少填充第二腔体(202)的第二流体的量，来执行将光学制品从第一状态(st1)切换到第三状态(st3)、或从第一状态(st1)切换到附加的远视力状态(st131、st132)、或从第一附加力远视状态(st131)切换到第二附加的远视力状态(st132)、或从附加的远视力状态(st131、st132)切换到第二状态(st3)的切换sw st1/st3。为了被动地维持两个腔体(201、202)中的相同压力，可变形膜(200)因此朝向中空腔室(100)的外壁(101)的第二表面(101b)变形，因此由闭合线界定的膜(200)的表面必然被提升离开分隔物(102)。在极端的第三状态(st3)下，第一腔体(201)和第二腔体(202)中的相应流体的量使得膜(200)抵靠外壁(101)的第二表面(101b)并且不能进一步变形。
[0128]
当然，通过可控地减少填充第一腔体(201)的第一流体的量和/或通过可控地增加填充第二腔体(202)的第二流体的量，这种切换是可逆的。
[0129]
当第一腔体和第二腔体每个都填充有不同的流体时，本文描述的光学透镜允许在三种不同的光学功能之间切换：
[0130]
‑
在第一状态(st1)中，光学透镜可以提供例如适于在广角上的远视力的光学功能，
[0131]
‑
在第二状态(st2)中，光学透镜可以提供例如适于在较窄角度上的近视力的光学功能，以及
[0132]
‑
在第三状态(st3)中，光学透镜可以提供例如在广角上的远视力的光学功能，该光学功能不同于在第一状态下提供的光学功能。
[0133]
对于远视佩戴者，在第三状态(st3)下提供的光学功能对应于比在第一状态(st1)下提供的光学功能更正的光焦度。
[0134]
对于近视配戴者，在第三状态(st3)下提供的光学功能对应于比在第一状态(st1)下提供的光学功能更负的光焦度。
[0135]
第一状态(st1)和第三状态(st3)远视状态之间的光焦度差是有限的，但可施加至全视场。
[0136]
实际上，如上所述，膜(200)在第三状态下在由闭合线界定的区域上变形，并且闭合线可以延伸到包括分隔物(102)的第二侧(102b)的大表面的区域，例如大于50％、大于75％或大于90％并且高达100％。
[0137]
由于同一膜在有限区域上沿相反方向变形，第一状态(st1)和第二状态(st2)之间的光焦度差异可以达到3屈光度。实际上，如上所述，膜(200)在第二状态下跨由孔(103)界定的区域变形，并且所述孔可以代表分隔物(102)的第二侧(102b)的有限表面，例如小于50％、小于30％或小于10％。
[0138]
现在参考光学透镜的另一个示例，例如是可以安装在眼镜架上的眼镜片。光学透镜的该另一示例与图1所描绘的示例的不同之处仅在于分隔物(102)包括多个孔(103)以及在于膜(200)在第二子空间(100a)中跨围绕多个孔(103)的封闭形状附接。
[0139]
光学透镜的该另一个示例也可以在至少三个不同的状态或配置之间切换。图5中描绘了第一状态(st1)，图6中描绘了第二状态(st2)，图7中描绘了第三状态(st3)。
[0140]
在第一状态(st1)下，膜(200)被保持为抵靠分隔物(102)并位于孔(103)上方，因此第一子空间(100a)与第一腔体(201)重合，第二子空间(100b)与第二腔体(202)重合。
[0141]
在第二状态(st2)下，膜(200)被保持抵靠分隔物(102)并突出穿过每个孔(103)，因此第二腔体(202)延伸穿过第二子空间(100b)以及第一子空间(100a)的一部分。
[0142]
孔(103)可以在其尺寸和形状上被配置成使得当第一腔体(201)和第二腔体(202)各自填充有不同的流体时，每个突出部在光学上表现为微透镜。
[0143]
当然，为了获得这样的突出部，要求形成膜(200)的材料至少局部地在孔(103)上具有允许穿过所述孔(103)突出的机械性质。
[0144]
从前面所述，光学透镜在功能上包括在第一状态(st1)中不激活而在第二状态(st2)中激活的微透镜。
[0145]
已知在光学透镜视场上的微透镜的一些类型的重新分配允许提供主动功能以便防止或减少近视发展。为近视力提供了适当的矫正，同时还需要来自使用者的调节，这防止了近视随着时间的发展。这个示例通常对儿童用户是有趣的。
[0146]
孔(103)在分隔物(102)上的重新分配可以被选择使得在第二状态(st2)下，光学透镜适于防止近视随着时间的发展。
[0147]
在第三状态下，膜(200)被从分隔物(102)释放，因此微透镜也是不活动的，并且由光学透镜提供的光学功能与第一状态不同。在第一状态、第三状态以及第一状态和第三状态之间的可能的中间状态之间切换光学透镜可以允许提供针对远视力的适当校正。
[0148]
示例
[0149]
下面描述用于远视佩戴者的第一光学透镜配置。
[0150]
透镜由前壳和后壳构成，前壳和后壳设置成形成中空腔室。透镜还包括将中空腔室分成前子空间(朝向前壳)和后子空间(朝向后壳)的分隔物。透镜还包括附着到面向后壳的分隔物的一侧的膜。分隔物包括作为前子空间与后子空间之间的通道的孔。膜将中空腔室分成填充有第一液体的第一腔体和填充有第二液体的第二腔体。
[0151]
入射光通常依次通过前壳、第一腔体、分隔物、膜、第二腔体和后透镜壳穿过透镜。
[0152]
前壳材料、第一液体、分隔物和膜都具有相同的折射率，该折射率等于第一值n1。
[0153]
后壳材料和第二液体具有相同的折射率，该折射率等于大于n1的第二值n2。
[0154]
实际上，不可能具有在材料和液体之间完全相同的折射率，但是重要的是，尽可能接近地选择它们以避免将降低图像质量的不期望的反射。然而，为了简单起见，我们将在这个示例中假定这些折射率完全相同。
[0155]
为了清楚起见，前壳和后壳的表面将被进一步假定全部为球面，并且将分隔物假定为平面的。这种配置仅允许提供纯球面的光焦度，例如对应于球镜处方值。之后将呈现对柱面光焦度的扩展。
[0156]
在第一状态下，膜搁置在分隔物上并且具有平面形状。根据公式p1＝(n1‑
1)c1 (1
‑
n2)c3，使用薄透镜近似，由第一状态下的光学透镜提供的光焦度p1是前壳的曲率c1、后壳的曲率c3、以及折射率的第一值n1和第二值n2的函数。
[0157]
在第二状态下，第二腔体中的流体压力相对于第一腔体中的流体压力增大，这转而引起膜的变形，膜因此突出穿过孔，该突出部具有曲率c
22
，该曲率c
22
具有严格的正值。还使用薄透镜近似，根据公式p2＝(n1‑
1)c1 (n2‑
n1)c
22
(1
‑
n2)c3，在第二状态下由光学透镜在孔上提供的光焦度p2是前壳的曲率c1、膜的穿过孔的突出部的曲率c
22
、后壳的曲率c3、以及折射率的第一值n1和第二值n2的函数。由于在第二状态下，光学透镜旨在矫正近视力，因此p2大于p1。
[0158]
在第三状态下，第一腔体中的流体压力相对于第二腔体中的流体压力增大，以便去除第二腔体中容纳的大部分或全部流体。然后，膜搁置在后壳上，并且具有相同的曲率c3。还使用薄透镜近似，根据公式p3＝(n1‑
1)c1 (n2‑
n1)c3 (1
‑
n2)c3，由第一状态下的光学透镜提供的光焦度p3是前壳的曲率c1、后壳和膜的曲率c3、以及折射率的第一值n1和第二值n2的函数。
[0159]
基于上述方程，光学透镜，具体是分隔物、前透镜壳和后透镜壳，可以被设计成使得曲率c1、c
22
和c3具有特定值，该特定值基于特定远视佩戴者的p1、p2和p3的预定值，例如：
[0160][0161][0162][0163]
因此，上述示例性透镜可以提供：
[0164]
‑
在第一状态下，在全视场上具有正值的第一光焦度p1，
[0165]
‑
在第二状态下，在窄视场上第二光焦度p2＞p1，在别处第一光焦度p1，以及
[0166]
‑
在第三状态下，在全视场上第三光焦度p3＞p1。
[0167]
第一状态可以例如用作日常使用的标准状态，第二状态用于近视力，第三状态用于需要改进的矫正的远视力中的特定类型的活动。
[0168]
相同的光学透镜配置也可以应用于近视配戴者的示例性透镜。
[0169]
或者，第二光学透镜配置可适于近视配戴者的示例性透镜。
[0170]
特别地，膜可以附接到分隔物的面向前壳而不是面向后壳的一侧，并且分隔物可
以具有与第二流体而不是第一流体相同的折射率n2。在该配置中，膜的曲率值c
22
在第二状态下保持负值。
[0171]
与先前描述的配置相比，计算p1和p2的公式没有改变，因此p1＝(n1‑
1)c1 (1
‑
n2)c3并且p2＝(n1‑
1)c1 (n2‑
n1)c
22
(1
‑
n2)c3。
[0172]
仅将计算p3的公式修改为p3＝(n1‑
1)c1 (n2‑
n1)c1 (1
‑
n2)c3。
[0173]
在这种配置中，c2＜0，n1＞n2，p2＞p1＞p3。
[0174]
或者，通过使壳表面之一为环面而不是球面，可以提供例如对应于柱镜处方值的柱面光焦度。
[0175]
考虑到第二光学透镜配置，并且进一步考虑到后透镜壳具有带有第一曲率和第二曲率的环面形状，不同的光焦度数值如下：
[0176][0177][0178][0179][0180][0181][0182]
上标表示在其中计算光焦度的子午线。
[0183]
为了获得包括球面光焦度柱面光焦度和柱面轴的特定处方，前述关系变为
[0184][0185][0186][0187][0188][0189][0190]
圆环面轴线被简单地设定为等于柱面处方轴线。
[0191]
应当注意，在先前的示例中，分隔物是平面的，因此在第一状态下的两种液体之间的界面也是平面的，如果前透镜壳和后透镜壳是纯球面或环面的，这可能导致大的光学像差。
[0192]
图8描绘了根据第二光学透镜配置和环形后透镜壳的示例性光学透镜的佩戴者光焦度误差的图，图9描绘了不希望的像散的图，具有以下数值：n1＝1.55，n2＝1.45，p1＝
‑
4屈光度，p2＝
‑
2屈光度，p3＝
‑
4.25屈光度，并且柱面等于2屈光度。
[0193]
在图8中可以看出，在示例性光学透镜的表面的约30％上延伸的中心区域500(浅灰色)呈现出低于0.25屈光度的光焦度误差，然而，顶部和底部区域510(深灰色)呈现出高达1屈光度的光焦度误差，这导致当注视向上或向下时的不完美的校正。
[0194]
更重要的是，在图9中可以看出，在示例性光学透镜的表面的约20％上延伸的中心区域600(浅灰色)表现出低于0.25屈光度的不希望的像散，而在周边区域610(深灰色)中达到超过1屈光度的不希望的像散的大值，这导致在那些区域中的差的视觉灵敏度。
[0195]
这可以通过在前壳的前表面或后壳的后表面上增加适当的自由曲面来纠正。
[0196]
为了说明，考虑了示例性的适配光学透镜，其中后壳的后表面具有通过根据以下优化问题使用光焦度误差和不希望的像散的非线性最小二乘优化而确定的自由曲面：
[0197][0198]
k表示感兴趣的所有注视方向的集合，x是自由曲面的参数。为了解决这个优化问题，许多选择是可接受的。
[0199]
图10描绘了根据第二光学透镜配置和自由曲面后透镜壳的示例性光学透镜的佩戴者光焦度误差图，图11描绘了不希望的像散图，其中通过使用7度泽尔尼克(zernike)层求解上述优化问题获得所述自由曲面后透镜壳，其具有以下数值：n1＝1.55，n2＝1.45，p1＝
‑
4屈光度，p2＝
‑
2屈光度，p3＝
‑
4.25屈光度，并且柱面等于2屈光度。
[0200]
在图10上可以看出，表现出低于0.25屈光度的光焦度误差的光学透镜的中心区域500(浅灰色)延伸到光学透镜的总表面的75％。
[0201]
从图11中还可以看出，表现出低于0.25屈光度的不希望的像散的光学透镜的中心区域600(浅灰色)延伸道光学透镜的总表面的90％。
[0202]
应当注意，上述所有公式都是为分隔物为平面的配置设计的。当然，作为选择，分隔物可以是例如球面的，并且膜可以被热成形以被动地将这种球面保持在第一状态。对于球面分隔物，允许c1和c3的值有更大的灵活性，也可以允许更薄的透镜。